Quelle-Senke-Beziehungen in Weizen unter abiotischem Stress: Räumlich-temporale Dynamik der Kornfüllung

• Antragsteller: Professor Dr. Rod Snowdon
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518783157

Weizen ist eines der wichtigsten Nahrungspflanzen weltweit und hohe Erträge tragen maßgeblich zur globalen Ernährungssicherheit bei. In umfangreichen Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass das Ertragspotenzial moderner Weizensorten in erster Linie durch kontextabhängige Senke-Quelle-Beziehungen eingeschränkt ist: Moderne Sorten zeichnen sich zwar durch Verbesserungen in fast allen maßgebenden Merkmalen aus; jedoch tragen sie immer noch viele unerwünschte Allelkombinationen.Wir führten eine umfassende Phänotypisierung von quellen- sowie senkenbezogenen Merkmalen unter verschiedenen Umwelt- und Bewirtschaftungsszenarien in einem großen historischen Panel europäischer Winterweizensorten durch. Dadurch konnten wir moderne Sorten einerseits mit erhöhter Quellenstärke identifizieren, die z.B. durch eine hohe Wasser- und Stickstoffaufnahmeeffizienz, ein hohes Biomassepotenzial und/oder eine hohe Strahlungsinterzeptions- und -nutzungseffizienz begünstigt wird. Andererseits identifizierten wir auch Sorten mit einer bemerkenswerten Senkenstärke aufgrund einer hohen Anzahl von Körnern pro Flächeneinheit. Diese vermeintlichen physiologischen Vorteile führten jedoch nicht immer zu einem höheren Kornertrag: Stattdessen zeigten solche Genotypen oft Senkendefizite in Form von unregelmäßiger Kornbildung, räumlich-zeitlicher Variabilität der Kornentwicklung oder anderen Quelle-Senke-Kompromissen.Ziel dieses Teilprojekts im Paketantrag "Weizen Senke-Quelle-Beziehungen und Grenzen (WheatSouSi)" ist es, die räumliche Verteilung der Kornzahl bzw. -größe in Relation zur Anzahl der Spindelstufen am Haupttrieb und Nebentrieben in genetisch unterschiedlichen Winterweizensorten unter verschiedenen Umweltbedingungen zu beschreiben. Darüber hinaus werden Beziehungen zwischen wasserlöslichen Stängelkohlenhydraten, Pollenfertilität, Kornansatz und Korngewicht in einem räumlichen Zusammenhang entlang der Ähre unter verschiedenen Umweltbedingungen untersucht. Diese Daten werden verwendet, um die Vor- und Nachteile verschiedener Allelkombinationen von Schlüsselgenen für Fertilität und Kornzahl in Bezug auf die Verfügbarkeit von Kohlenhydraten unter abiotischen Stressbedingungen zu bewerten. Schließlich werden gemeinsame Analysen mit drei anderen kooperierenden Projekten durchgeführt, um abiotische Stressreaktionen zu verschiedenen Entwicklungszeitpunkten zu untersuchen, Kohlenhydrate in Quelle-Senke-Modelle zu implementieren und merkmalsbezogene Allelfrequenzänderungen im Zusammenhang mit der züchterischen Selektion auf Kornertrag zu erörtern. Insgesamt werden diese umfassenden gemeinsamen Analysen neue Einblicke in die Auswirkungen des Zuchtfortschrittes für den Kornertrag auf die Quellen-Senken-Beziehungen bei modernem Weizen geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Benjamin Wittkop